新技术使超远程空对空导弹能够以更远的距离、更重的有效载荷和更高的精度到达目标

系统技术交流 2024-10-23 11:07:13

空对空导弹 (AAM) 是一种强大的制导导弹,它永远改变了空战的形态。这些高科技武器能够在有时超过 100 公里的射程内摧毁快速且机动的喷气式战斗机,主宰天空。空战的可能性在现代变得越来越小,因为美 国飞行员只使用了数十次 AIM-120 导弹,相比之下,仅在 2011 年的前九个月,美国空军就对阿富汗的地面 目标使用了 3,500 多枚武器。然而,它的威胁并未完全消失,因此空对空导弹 (AAM) 仍然是第五代喷气式 战斗机必不可少的作战要素。

自 1950 年代后期首次部署以来,空对空导弹技术已经取得了长足的进步,使它们能够以更远的距离、更重的 有效载荷和更高的精度到达目标。空对空导弹的速度也大大提高,这意味着虽然 MiG-25 和 SR-71 等战斗喷气 式飞机在冷战期间由于能够超过 3 马赫的速度而几乎不受大多数空袭,但此后开发了更快的导弹,能够相对 轻松地击落此类飞机。虽然 4 马赫的速度今天已成为高端远程空对空弹药的常态,包括俄罗斯的 R-77、美国 的 AIM-120、中国的 PL-12 和欧洲的流星,但超过这种速度的弹药是罕见的——更不用说那些能够达到超过 5 马赫的高超音速的弹药了。

空对空导弹分为短程、中程和远程三类。短程 AAM 具有极高的机动性(60 G 转弯)和高速度(约 3 或 3 703 公里/小时)。它们既可以向相当远的目标发射,也可以向空战范围内的目标发射。中程 AAM 类似于它们的 短程表亲,但往往具有更大的弹头,射程约为 50 公里或更远。这意味着它们可以向视距之外的目标发射。

远程 AAM 必然是整个空对空导弹类别中最先进的。凭借惊人的速度、巨大的弹头和巨大的射程,它们可以从 100 多公里外将大型飞机炸出天空。它们还使用不同的制导系统——它们不是立即用红外线寻的,而是通常 在没有制导的情况下到达某个预定点,然后它们激活雷达寻的并追逐目标。然而,这些导弹难以研制,很少 投入作战服役。

第一代导弹(包括古老的响尾蛇的第一代版本)的导引头视野不佳,使其难以发射且易于避开。下一代的特 点是改进但仍然有限的搜索者。紧随其后的是“第三代”,它甚至可以向发射平台旁边的目标发射(而不是在发 射平台前面)。

射程可达 30 公里的空对空导弹通常被称为“混战”或近战导弹 (CCM),或也称为“视距内”(WVR) 导弹。WVR 主要是热寻的,而 BVR 主要是雷达控制的。一些远程导弹也使用惯性制导。短距离的火箭发动机通常配 备火箭发动机,主要使用固体燃料,但有时也使用液体燃料。流星导弹上使用的冲压喷气发动机正在作为推 进器出现,这将使未来的中程导弹能够在其交战包线中保持更高的平均速度。

第四代通过引入抗对抗性导引头,大幅增加了导引头的视野,并得益于推力矢量化,从根本上改进了 AAM。最新一代的导弹包括红外(也称为热)搜索系统,该系统实际上可以“看到”目标,提高对反制措施的抵抗力, 以及更好的射程和瞄准飞机最脆弱部分的能力。

各国现在正在开发射程超过 200 公里的远程 BVR 或 AAM 导弹。正在部署的新的第五代 AAM 具有许多进步, 它们将显着扩大“无逃生区”并增加未来空对空交战的范围,使飞行员能够充分利用新飞机的能力。(导弹无法 通过任何机动或加速组合来躲避的情况称为导弹的无逃生区。与战斗机相比,它们对预警机、飞行加油机 (FRA) 和海上巡逻机 (MPA) 等机动性较低的宽体飞机的杀伤概率更高

空对空导弹通常是长而薄的圆柱体,以减少其横截面,从而最大限度地减少它们在高速飞行时的阻力。导弹 分为五个主要系统(向前移动到船尾):导引头、制导、弹头、火箭发动机和控制驱动。前面是导引头,要 么是雷达系统,要么是雷达本垒打,要么是红外探测器。这背后是控制导弹的航空电子设备。通常,在导弹 的中心是弹头,通常是几公斤的高爆炸物,周围环绕着在爆炸时碎裂的金属(或者在某些情况下,预碎裂的 金属)。

导弹的后部包含推进系统,通常是某种类型的火箭和控制驱动系统或 CAS。AAM 通常由一个或多个火箭发动 机提供动力,通常是固体燃料,但有时是液体燃料。双推力固体燃料火箭很常见,但一些远程导弹使用液体 燃料发动机,这些发动机可以“节流”以扩大其射程并为能源密集型的最终机动保留燃料。一些固体燃料导弹通 过第二个火箭发动机模仿这种技术,该发动机在末端寻的阶段燃烧。

现代导弹使用“低烟”发动机——早期的导弹会产生浓密的烟雾痕迹,目标飞机的机组人员很容易看到这些烟 雾,提醒他们注意攻击并帮助他们确定如何躲避攻击。CAS 通常是一个机电伺服控制驱动系统,它从制导系 统获取输入并操纵导弹后部的翼型或鳍片,以引导或转向武器瞄准目标。

有正在开发的导弹,例如 MBDA Meteor,可以“呼吸”空气(使用冲压喷气发动机,类似于喷气发动机)以扩 大其射程。流星(导弹)上使用的冲压喷气发动机正在作为推进器出现,这将使未来的中程导弹能够在其交战包线中保持更高的平均速度。远程 AAM 导弹需要携带大量燃料/推进剂才能高速飞行,这使得它们体积庞 大,并对其机动性施加了结构限制。

以色列 Rafael Advanced Defense Systems 的 Python-5 是一种不需要热源的光电导弹,因此对螺旋桨驱动无 人机等低热源飞机更有效。一些导弹使用推力矢量,这允许导弹在其发动机加速到足够高的速度以使其小的 空气动力学表面发挥作用之前开始“脱轨”。

最新的 AAM 一旦被锁定就很难摆脱。对策包括在导弹发射前摧毁母机、跑得比导弹快(这只有在目标有足够 的领先优势的情况下才能做到)、部署谷壳和其他干扰物,以及使用电子对抗措施入侵搜索系统。与此同时,导引头技术也有许多改进,如有源电子扫描 (AESA) 雷达、高分辨率光电成像技术和先进的数字 处理能力,可以增强区分敌友的能力,区分耀斑和目标等对策,并选择特定的薄弱点作为目标。它们的数据 链路还允许它们集成到高度集成的战斗网络中,以进行以网络为中心的战争。

空对空导弹的改进包括结合使用多种制导方法,以提高灵活性和杀伤力。例如,主动雷达或红外终端寻的通 常与中途的半主动雷达制导一起使用。此外,被动雷达寻的成为空对空制导的重要手段,由中途惯性制导和 备用终端制导方法提供支持,以防目标飞机关闭雷达。复杂的光学和激光近炸引信变得很常见;这些弹头与定 向弹头一起使用,将其爆炸效果集中在目标上。

Saab 将为 Meteor BVRAAM 提供保险丝子系统 MBDA 已与 Saab 签订合同,为 Meteor 超视距空对空导弹 (BVRAAM) 提供雷达接近引信子系统 (PFS)。供应导弹子系统的 Skr150m($18.42m)合同将于 2020 年至 2021 年间交付。PFS 能够探测目标并计算引爆弹头的最佳时间,以达到最大效果。萨博动力公司导弹系统负责人斯特凡·厄伯 格(Stefan Öberg)表示:“Meteor旨在打击先进的空中威胁,其强大的引信系统最大限度地提高了弹头效 率,并确保了最高的成功概率。“在整个过程中,PFS 已经证明了它有能力满足所有苛刻的要求。”萨博表示,流星是一种高度先进、远程和敏 捷的空对空导弹系统,旨在应对最复杂的空中威胁。

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